特表 2024-502073 ＳＤＲチップを備えたデバイスを含む通信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-17

(54)【発明の名称】ＳＤＲチップを備えたデバイスを含む通信システム

(51)【国際特許分類】

   H04L 9/10 20060101AFI20240110BHJP

   G06F 21/60 20130101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H04L9/10 Z

G06F21/60 360

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023540507

(86)(22)【出願日】2021-11-02

(85)【翻訳文提出日】2023-06-29

(86)【国際出願番号】 EP2021080322

(87)【国際公開番号】W WO2022144120

(87)【国際公開日】2022-07-07

(31)【優先権主張番号】20217735.8

(32)【優先日】2020-12-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522305092

【氏名又は名称】ナグラビジョン エス アー エール エル

【氏名又は名称原語表記】ＮＡＧＲＡＶＩＳＩＯＮ ＳＡＲＬ

【住所又は居所原語表記】２２－２４ ｒｏｕｔｅ ｄｅ Ｇｅｎｅｖｅ １０３３ Ｃｈｅｓｅａｕｘ－ｓｕｒ－Ｌａｕｓａｎｎｅ Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ペリーヌ， ジェローム

(72)【発明者】

【氏名】コニュス， ジョエル

(57)【要約】

システムは、２つ以上の通信デバイス（１、２）を含む。各デバイス（１、２）は、構成データ（ＣｏＤ１、ＣｏＤ２）を入力として受け取り、出力を生成する物理的クローン不能関数ＰＵＦ（１２１、２２１）を使用して、２つのＳＤＲチップによって共有される秘密鍵（ｋｓ）を生成するための専用鍵生成部（１０、２０）を有する専用ＳＤＲチップ（１０、２０）を含む。各ＳＤＲチップ（１０、２０）の専用鍵生成部において、ＰＵＦ（１２１、２２１）は、入力として構成データ（ＣｏＤ１、ＣｏＤ２）を受け取り、２つのＳＤＲチップ（１０、２０）に対して同一の出力、すなわち共有秘密鍵又はそれを導出するためのシードを生成する。構成データ（ＣｏＤ１、ＣｏＤ２）は、ＳＤＲチップ（１０、２０）の製造中に導入される物理的ランダム因子に応じて、各ＳＤＲチップに一意であり、それぞれの鍵生成部（１２０、２２０）が共有秘密鍵を生成するように適合される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも２つの通信デバイス（１、２）を含む通信システムであって、前記少なくとも２つの通信デバイス（１、２）の各々は、構成データ（ＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２）を入力として受け取り、出力を生成する物理的クローン不能関数ＰＵＦ（１２１、２２１）を使用して、前記少なくとも２つの通信デバイス（１、２）の２つのソフトウェア無線チップ（１０、２０）によって共有される秘密鍵（ｋ_ｓ）を生成するように構成されている専用鍵生成部（１０、２０）を有する前記専用ソフトウェア無線チップ（１０、２０）を含み、
前記２つのソフトウェア無線チップ（１０、２０）の各々の前記専用鍵生成部において、前記物理的クローン不能関数ＰＵＦ（１２１、２２１）は、前記２つのソフトウェア無線チップ（１０、２０）について同じであり、前記共有秘密鍵又は前記共有秘密鍵を導出するためのシードのいずれかである出力を生成し、
前記構成データ（ＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２）は、前記２つのソフトウェア無線チップ（１０、２０）のそれぞれの製造中に導入される物理的ランダム因子に依存して、前記２つのソフトウェア無線チップのそれぞれに固有であり、前記２つのそれぞれのソフトウェア無線チップ（１０、２０）の前記２つの鍵生成部（１２０、２２０）のそれぞれが前記共有秘密鍵（ｋ_ｓ）を生成するように適合される、
ことを特徴とする、通信システム。

【請求項2】

各ソフトウェア無線チップ（１０、２０）は、前記少なくとも２つの通信デバイス（１、２）の間の通信を保護するための保護パラメータとして前記共有秘密鍵（ｋ_ｓ）を使用するように構成される、請求項１に記載の通信システム。

【請求項3】

前記少なくとも２つの通信デバイスは、前記共有秘密鍵で暗号化された周波数ホッピングシーケンスを中央サーバから受信し、ＦＨＳＳ送信を使用して互いに通信するように構成され、キャリア周波数の変更は前記周波数ホッピングシーケンスによって制御される、請求項１又は２に記載の通信システム。

【請求項4】

前記少なくとも２つの通信デバイスは、前記共有秘密鍵で暗号化された周波数ホッピングシーケンスを互いに送信し、ＦＨＳＳ送信を使用して互いに通信するように構成され、キャリア周波数の変更は前記周波数ホッピングシーケンスによって制御される、請求項１又は２に記載の通信システム。

【請求項5】

前記ソフトウェア無線チップ（１０、２０）は、キャリア信号としての波形の変調に基づいて互いにデータを通信し、前記変調を設定するためのパラメータとして前記共有秘密鍵を使用するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の通信システム。

【請求項6】

前記ソフトウェア無線チップ（１０、２０）は、前記少なくとも２つの通信デバイスの間で送信されるデータを暗号化及び復号化するための鍵として前記共有秘密鍵を使用するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の通信システム。

【請求項7】

前記少なくとも２つの通信デバイスの前記ソフトウェア無線チップ（１０、２０）の前記構成データ（ＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２）を記憶し、各構成データ（ＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２）を通信ネットワーク（３）を介して前記対応するソフトウェア無線チップ（１０、２０）に送信するように構成されている配信サーバ（５）を更に含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の通信システム。

【請求項8】

各ソフトウェア無線チップ（１０、２０）の特徴付けデータ（ＣｈＤ_１、ＣｈＤ_２）を記憶するセキュアメモリ（４０）と、前記ソフトウェア無線チップ（１０、２０）の前記記憶された特徴付けデータ（ＣｈＤ_１、ＣｈＤ_２）から各ソフトウェア無線チップ（１０、２０）の前記構成データ（ＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２）を生成するように構成されている構成データ生成部（４１）とを更に含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の通信システム。

【請求項9】

前記セキュアメモリ（４０）は、１つ以上の他のソフトウェア無線チップと通信するための前記ソフトウェア無線チップの権利を示す各ソフトウェア無線チップの権利データを記憶する、請求項８に記載の通信システム。

【請求項10】

鍵生成部を含むソフトウェア無線チップを各々備える複数のグループ（Ａ、Ｂ、Ｃ）の通信デバイス（１ａ、２ａ、．．．、１ｂ、２ｂ、．．．、１ｃ、２ｃ、．．．）を含み、各グループの前記通信デバイスは、前記グループの前記通信デバイスの各々の前記鍵生成部によって生成され、グループごとに一意である秘密鍵を共有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の通信システム。

【請求項11】

通信デバイス用のソフトウェア無線チップであって、
構成データ（ＣｏＤ_１）を入力として受け取り、共有秘密鍵（ｋ_ｓ）又は前記共有秘密鍵を導出するためのシードのいずれかである出力を生成する、物理的クローン不能関数ＰＵＦを用いて前記共有秘密鍵を生成するように構成されている鍵生成部（１２０）であって、前記鍵生成部（１２０）の前記ＰＵＦの前記出力は、前記秘密鍵（ｋ_ｓ）を共有する複数のソフトウェア無線チップの全てについて同じである、鍵生成部と、
前記ソフトウェア無線チップ（１０、２０）の製造中に導入された物理的ランダム因子に依存して、前記ソフトウェア無線チップに一意であり、前記鍵生成部（１２０）が前記所定の秘密鍵（ｋ_ｓ）を生成するように適合されている前記構成データ（ＣｏＤ_１）を記憶するメモリ（１２２）と、
を含むことを特徴とする、ソフトウェア無線チップ。

【請求項12】

前記秘密鍵（ｋ_ｓ）を保護パラメータとして使用して通信を保護する少なくとも１つの機能モジュール（１２４、１２５）を含む、請求項１１に記載のソフトウェア無線チップ。

【請求項13】

暗号化された形態で受信された周波数ホッピングシーケンスを前記秘密鍵_ｋを用いて復号化するように構成され、ＦＨＳＳ送信を使用して通信するためのＦＨＳＳモジュール（１２４）を含み、キャリア周波数の変更は周波数ホッピングシーケンスによって制御される、請求項１１又は１２に記載のソフトウェア無線チップ。

【請求項14】

キャリア信号として波形の変調を使用して通信し、前記秘密鍵を前記変調を設定するパラメータとして使用するように構成されている、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のソフトウェア無線チップ。

【請求項15】

前記秘密鍵を暗号化鍵として使用してデータを暗号化及び復号化するように構成される暗号化又は復号化モジュール（１２５）を更に含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載のソフトウェア無線チップ。

【請求項16】

前記物理的クローン不能関数（１２１）は、プログラマブルハードウェア回路を使用して実装される、請求項１１から１５のいずれか一項に記載のソフトウェア無線チップ。

【請求項17】

請求項１１から１６のいずれか一項に記載のソフトウェア無線チップを含む通信デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、安全な無線通信の分野に関し、より正確には、ソフトウェア無線を有する２つ以上の通信デバイス間の無線通信の分野に関する。

【背景技術】

【0002】

ソフトウェア無線（ＳＤＲ）は、基本的なハードウェアプラットフォーム上で実行されるソフトウェアを使用して、ハードウェアコンポーネント（例えば、ミキサ、フィルタ、増幅器、変調器／復調器、検出器など）において伝統的に実装されてきた多くの機能を実行する無線通信システムである。ＳＤＲ技術は、デジタルエレクトロニクス及び処理の性能の進歩、並びに低コスト化により、近年ますます使用されている。現在、ソフトウェア無線は、多くのアプリケーション及び多くの分野で使用されている。

【0003】

通常、ソフトウェア無線チップ、すなわちＳＤＲチップは、無線アンテナに接続され、アナログ領域とデジタル領域との間のインタフェースとして動作する無線フロントエンド部と、デジタル信号又はデータを処理するためのデジタルバックエンド部とを有する。無線フロントエンドは、Ａ／Ｄ変換器（アナログ－デジタル）及びＤ／Ａ変換器（デジタル－アナログ）を含むことができる。

【0004】

ＳＤＲの基本概念は、無線がハードウェアプラットフォーム上に実装されたソフトウェアによって完全に構成され得ることである。ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）及び／又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）のような異なるハードウェアプラットフォームを使用することができる。ソフトウェアは、製造中にＳＤＲチップに記憶されてもよいし、後で例えば通信ネットワークを介してサーバからダウンロードされ得る。ソフトウェアはまた、ＳＤＲチップの寿命中に修正、更新、及び／又はアップグレードすることができる。

【0005】

ＳＤＲの主な利点は、新しいアプリケーションのために、又は標準に変更を適用するために、又はユーザの要求又は好みを満たすために、無線機を容易に再構成できることである。ソフトウェア無線の性能は、単にソフトウェアを更新することによって変更することができる。

【0006】

ソフトウェア無線は、移動体通信又は無線通信などの分野において非常に有用である。ソフトウェアを更新するだけで、無線通信のプロトコルを規定する規格に容易に変更を加えることが可能となる。ソフトウェアの更新は、通信ネットワークを介して遠隔で行うこともできる。これはハードウェアの変更を必要としない。

【0007】

しかしながら、ソフトウェアを介して無線を再構成する能力は、セキュリティの問題を引き起こす。例えば、セキュリティ侵害は、悪意のある第三者がソフトウェアを修正することを可能にし、悪意のある無線再構成を引き起こし、その結果、ＲＦ無線周波数又はＲＦスペクトルにおける無線誤動作及び干渉を引き起こす可能性がある。ＳＤＲデバイスは、そのような悪意のある攻撃から保護される必要がある。

【0008】

ＳＤＲデバイス間の無線通信におけるセキュリティを向上させる必要がある。

【発明の概要】

【0009】

本開示は、少なくとも２つの通信デバイスを含む通信システムであって、少なくとも２つの通信デバイスの各々は、構成データを入力として受け取り、出力を生成する物理的クローン不能関数ＰＵＦを使用して、少なくとも２つの通信デバイスの２つのソフトウェア無線チップによって共有される秘密鍵を生成するように構成されている専用鍵生成部を有する専用ソフトウェア無線チップを含み、
２つのソフトウェア無線チップの各々の専用鍵生成部において、物理的クローン不能関数ＰＵＦは、２つのソフトウェア無線チップについて同じであり、共有秘密鍵又は共有秘密鍵を導出するためのシードのいずれかである出力を生成し、
構成データ（物理的クローン不能関数ＰＵＦによって入力として受け取る）は、２つのソフトウェア無線チップのそれぞれの製造中に導入される物理的ランダム因子に依存して、２つのソフトウェア無線チップのそれぞれに固有であり、２つのそれぞれのソフトウェア無線チップの２つの鍵生成部のそれぞれが共有秘密鍵を生成するように適合される、
ことを特徴とする、通信システムに関する。

【0010】

２つ（又はそれ以上）のデバイスの各々のＳＤＲチップの物理的クローン不能関数すなわちＰＵＦは、入力として専用構成データを受け取り、直接共有秘密鍵又は共有秘密鍵を導出するための（同じ）シードであり得る同じ出力を提供する。構成データは、対応するＳＤＲチップのメモリに記憶することができる。

【0011】

有利には、各ソフトウェア無線チップは、少なくとも２つの通信デバイスの間の通信を保護するための保護パラメータとして共有秘密鍵を使用するように構成される。

【0012】

各ソフトウェア無線チップにおいて、ＰＵＦは、秘密鍵又は秘密鍵を導出するためのシードを提供する。この秘密鍵は、少なくとも２つの通信デバイスに共通であり、例えば、共有秘密鍵で通信されるデータ又は２つの通信デバイス間の無線伝送のパラメータを暗号化することによって、２つの通信デバイス間の通信を保護するために使用することができる。

【0013】

ＰＵＦは、例えばクローニングに対する追加のセキュリティ層を提供し、無線信号に対するセキュリティを向上させることができる。

【0014】

ＰＵＦ及びＰＵＦによって生成された秘密鍵は、無線信号のセキュリティを向上させるために異なるレベル、すなわち、無線周波数レベル、波形レベル、データレベル、及びプロトコルレベルで使用することができる。

【0015】

少なくとも２つの通信デバイスは、共有秘密鍵で暗号化された周波数ホッピングシーケンスを中央サーバから受信し、ＦＨＳＳ送信を使用して互いに通信するように構成されることができ、キャリア周波数の変更は周波数ホッピングシーケンスによって制御される。

【0016】

代替的に、少なくとも２つの通信デバイスは、共有秘密鍵で暗号化された周波数ホッピングシーケンスを互いに送信し、ＦＨＳＳ送信を使用して互いに通信するように構成することができ、キャリア周波数の変更は、周波数ホッピングシーケンスによって制御される。

【0017】

２つのソフトウェア無線チップは、キャリア信号としての波形の変調に基づいて互いにデータを通信し、変調を設定するためのパラメータとして共有秘密鍵を使用するように構成することができる。

【0018】

２つのソフトウェア無線チップは、共有秘密鍵を暗号化鍵として使用して、２つのデバイス間で送信されるデータを暗号化及び／又は復号化するように構成することができる。

【0019】

有利なことに、物理的クローン不能関数は、プログラマブルハードウェア回路を使用して各ソフトウェア無線チップ内に実装される。

【0020】

いくつかの実施形態では、通信システムは、２つ以上の通信デバイスのソフトウェア無線チップの構成データを記憶し、各構成データを通信ネットワークを介して対応するソフトウェア無線チップに送信するように構成されている配信サーバを含む。

【0021】

通信システムはまた、各ソフトウェア無線チップの特徴付けデータを記憶するセキュアメモリ（又はセキュアデータベース）と、ソフトウェア無線チップの記憶された特徴付けデータから各ソフトウェア無線チップのための構成データを生成するように構成されている構成データ生成部とを含むことができる。各ＳＤＲチップ用の構成データは、ＳＤＲチップの特徴付けデータから生成され、その結果、ＳＤＲチップの鍵生成部が共有秘密鍵を生成する。

【0022】

セキュアメモリは、１つ以上の他のソフトウェア無線チップと通信するためのソフトウェア無線チップの権利を示す各ソフトウェア無線チップの権利データを記憶することができる。

【0023】

通信システムは、鍵生成部を含むソフトウェア無線チップを各々備える複数のグループの通信デバイスを含むことができ、各グループの通信デバイスは、グループの通信デバイスの各々の鍵生成部によって生成され、グループごとに一意である秘密鍵を共有する。

【0024】

本開示はまた、通信デバイス用のソフトウェア無線チップであって、
構成データを入力として受け取り、共有秘密鍵又は共有秘密鍵を導出するためのシードのいずれかである出力を生成する、物理的クローン不能関数ＰＵＦを用いて共有秘密鍵を生成するように構成されている鍵生成部であって、鍵生成部のＰＵＦの出力は、秘密鍵を共有する複数のソフトウェア無線チップの全てについて同じである、鍵生成部と、
ソフトウェア無線チップの製造中に導入された物理的ランダム因子に依存して、ソフトウェア無線チップに一意であり、鍵生成部が所定の秘密鍵を生成するように適合されている構成データを記憶するメモリと、
を含むことを特徴とする、ソフトウェア無線チップに関する。

【0025】

有利には、ソフトウェア無線チップは、通信を保護するための保護パラメータとして秘密鍵を使用する少なくとも１つの機能モジュールを含む。

【0026】

ソフトウェア無線チップは、暗号化された形態で受信された周波数ホッピングシーケンスを秘密鍵を用いて復号化するように構成され、ＦＨＳＳ送信を使用して通信するためのＦＨＳＳモジュールを含むことができ、キャリア周波数の変更は周波数ホッピングシーケンスによって制御される。

【0027】

ソフトウェア無線チップは、キャリア信号として波形の変調を使用して通信し、変調を設定するパラメータとして秘密鍵を使用するように構成することができる。

【0028】

ソフトウェア無線チップは、秘密鍵を暗号化鍵として使用してデータを暗号化及び復号化するように構成されている暗号化又は復号化モジュールを更に含むことができる。

【0029】

物理的クローン不能関数は、プログラマブルハードウェア回路を使用して実装することができる。

【0030】

本開示はまた、上記で定義されたソフトウェア無線チップを含む通信デバイスに関する。

【図面の簡単な説明】

【0031】

本開示の他の特徴、目的、及び利点は、添付の図面を参照してなされた非限定的な実施形態の詳細な記述を読むことによってより明確になるであろう。

【0032】

【図1】ＳＤＲチップの簡略化された概略図を示す。

【0033】

【図2】特定の実施形態による通信システムを示す。

【0034】

【図3】別の特定の実施形態による通信システムを示す。

【発明を実施するための形態】

【0035】

本開示は、無線により互いに通信可能な複数のＳＤＲ（Software-Defined Radio）通信デバイスを含む無線通信システム１００に関する。通信デバイスは、通信ネットワーク３を介して又は直接無線リンクを介して通信することができる。通信デバイスは、スマートフォン、モバイルフォン、タブレット、コンピュータ、ラップトップ、又は無線によって通信することができる任意の他の機器、デバイス、機械、若しくはデバイスであり得る。
第１の実施形態

【0036】

次に、図２を参照して、システム１００の第１の実施形態について説明する。図２では、例示的な例として２つのデバイス１、２のみが表されている。しかしながら、システム１００は、２つより多くの通信デバイスを含むことができる。

【0037】

第１の実施形態では、ＳＤＲデバイス１、２の各々は、送信機及び受信機の両方である。別の実施形態では、ＳＤＲデバイス１、２の一方を送信機とし、他方を受信機とすることができる。

【0038】

各ＳＤＲ通信デバイス１、２は、ソフトウェア無線チップ（又はモジュール）１０、２０を含む。

【0039】

図１は、デバイス１のソフトウェア無線チップ１０の概略的な簡略図である。デバイス２によってホストされるソフトウェア無線チップ２０も同様である。概略的に、ソフトウェア無線チップ１０は、無線フロントエンド部１１、２１と、デジタルバックエンド部１２、２２との２つの部分を含む。

【0040】

無線フロントエンド部１１、２１は、アナログ領域とデジタル領域との間のインタフェースである。それは、ホスティング通信デバイス１、２の無線アンテナ１５、２５に接続される。無線フロントエンド部１１、２１は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）及びデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）などの変換ユニットを含む無線周波数トランシーバ（ＲＦＴ）を含むことができる。無線フロントエンド部１１、２１の構造は当業者によく知られており、本明細書ではこれ以上詳細に説明しない。

【0041】

各ソフトウェア無線チップ１０、２０において、デジタルバックエンド部１２、２２は、デジタル信号又はデータを処理するためのものである。概略的に、デジタルバックエンド部１２は、ソフトウェア１３と、ソフトウェア１３が実行されるハードウェアプラットフォーム１４とを含む。無線システムの多くの機能モジュールは、ハードウェアプラットフォーム１４上で実行されるソフトウェア１３内に実装される。本明細書では、本発明に関連する機能モジュールのみを説明する。

【0042】

ハードウェアプラットフォーム１４は、汎用プロセッサなどのデジタル信号プロセッサ、及び／又は所望のアプリケーション又は機能性要件を実行するようにプログラムすることができるＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）などのプログラマブルハードウェア回路又はセルを含むことができる。

【0043】

図２は、無線で、ここでは通信ネットワーク３を介して互いに通信する通信デバイス１、２を含む分散システム１００を示す。図２には、各デバイス１、２のデジタルバックエンド部１２、２２の機能ブロック図が示されている。それは、デバイス１、２のハードウェアプラットフォーム上で動作するソフトウェアモジュールである異なる機能モジュール（以下で説明される）を含む。

【0044】

図２に示すように、デジタルバックエンド部１２、２２は、鍵生成部１２０、２２０を含む。この機能モジュールの役割は、少なくとも１つの秘密鍵ｋ_ｓを生成することである。この秘密鍵ｋ_ｓは、互いに通信する２つ（又はそれ以上の）デバイス１、２によってホストされるソフトウェア無線チップ１０、２０によって共有される。これは、後述する鍵管理システムによって生成され、予め定められた秘密鍵である。換言すれば、秘密鍵ｋ_ｓは、２つ以上の通信デバイス１及び２に共通である。鍵生成は、物理的クローン不能関数、すなわちＰＵＦに基づく。より正確には、動作において、各鍵生成部１２０、２２０は、入力として特定の構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２を受け取り、ＳＤＲチップ１０、２０によって共有される秘密鍵ｋ_ｓを導出するためのシードＳとして使用される出力を提供する、物理的クローン不能関数１２１、２２１、又はＰＵＦを使用する。構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２は、チップ１０、２０ごとに一意である。ＳＤＲチップ１０についてはＣｏＤ_１、ＳＤＲチップ２０についてはＣｏＤ_２として参照される。構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２は、ソフトウェア無線チップ１０、２０の製造（生産）中に導入される物理的ランダム因子に依存し、鍵生成部１２０、２２０がそれ自体のＰＵＦ１２１、２２１を使用して所定の秘密鍵ｋ_ｓを生成するように適合される。構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２は、ＳＤＲチップ１２、２２のメモリ１２２、２２２に記憶される。

【0045】

各物理的クローン不能関数（又はＰＵＦ）１２１、２２１は、対応するデバイス１、２のソフトウェア無線チップ１０、２０内にインストールされる。ＰＵＦ１２１、２２１のインストールは、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）などのプログラム可能なハードウェアセル又は回路を使用することができる。ソフトウェア無線チップ１０、２０に実装されるＰＵＦ１２１、２２１は、このソフトウェア無線チップ１０、２０の物理的微細構造の一意性に依存し、これは製造（生産）中に導入されるランダムな物理的因子に依存する。構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２が入力として提供されるとき、ＰＵＦ１２１、２２１は、入力（すなわち、構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２）とＳＤＲチップ１０、２０の物理的微細構造との複雑な相互作用から生じる予測可能かつ反復可能な方法で、出力値Ｓを生成する。言い換えれば、各ＰＵＦ１２１、２２１は、構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２から所定のシードＳを生成する。シードの値は反復可能であり、所与のＰＵＦ１２１（又は２２１）への入力として同じデータが両方の時間に提供されるとき、この特定のＰＵＦ１２１（又は２２１）は、両方の時間に同じ出力値を生成する。構成データＣｏＤ（ここではＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２）は、反復可能な方法でＰＵＦ出力を既知の値（シードＳ）にする、特に所与のＰＵＦのために設計された「訂正データ」と見なすことができる。全てのＰＵＦは定義によって異なるが、全てのＳＤＲチップは同じ出力を生成するので、この「訂正データ」は各ＳＤＲチップごとに異なる。

【0046】

秘密鍵ｋ_ｓは、直接的にＰＵＦ１２１、２２１の出力であってもよく、又は例えば鍵導出部１２３、２２３を使用してＰＵＦ１２１、２２１の出力（シードＳ）から導出され得る。鍵導出部１２３、２２３は、鍵導出機能又は鍵ラダー（又は１つ以上の鍵を生成することができる任意の他の暗号機能又は構成）を実装するためのＳＤＲチップ１０、２０の別の機能モジュールである。ＰＵＦの出力から秘密鍵ｋ_ｓを導出する鍵導出部の使用は、複数の異なる鍵が、単一のシード（ＰＵＦからの出力）から生成され得るという利点を有する。これは、いくつかのキーがシステムにおいて必要とされる場合に有用である。

【0047】

各通信デバイス１、２の構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２は、対応する鍵生成部１２０、２２０が、互いに通信する通信デバイス１、２に共通であると予め決定された共有秘密鍵ｋ_ｓを生成するように適合される（ＰＵＦから直接出力される又は鍵導出部によって生成される）。

【0048】

本実施形態では、構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２は、ビット０及び１の連続である。これは、ソフトウェア無線チップ１０、２０の特徴付けデータＣｈＤ_１、ＣｈＤ_２から生成され、チップごとに一意である。各ＳＤＲチップ１０、２０についての構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２は、このＳＤＲチップ１０、２０の特徴付けデータＣｈＤ_１、ＣｈＤ_２から生成され、両方のデバイス１、２に共通の秘密鍵ｋ_ｓが、この構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２が入力として提供されるＰＵＦ１２１、２２１の出力から導出されるように適合される。

【0049】

ソフトウェア無線チップ１０、２０の特徴付けデータＣｈＤ_１、ＣｈＤ_２は、チップ１０、２０の特徴付けプロセス中に、典型的には製造中に得られる。特徴付けデータＣｈＤ_１、ＣｈＤ_２は、チップごとに一意である。それは、ＳＤＲチップ１０に対してＣｈＤ_１として参照され、ＳＤＲチップ２０に対してＣｈＤ_２として参照される。これは、製造中に導入されるランダムな物理的因子によるソフトウェア無線チップ１０、２０の固有の特性を特徴付ける。特徴付けデータＣｈＤ_１、ＣｈＤ_２は機密性が高く、セキュアメモリ４０に記憶される必要がある。例えば、セキュアメモリ４０は、セキュアサーバ４又はセキュアネットワークによってホストされる。特徴付けデータＣｈＤ_１、ＣｈＤ_２は、対応するデバイス１、２又はソフトウェア無線チップ１０、２０の識別データに関連して記憶することができる。ソフトウェア無線チップの特徴付けデータは、メモリ４０において、１つ（又は複数）の他のソフトウェア無線チップ又はホスティング通信デバイスと通信する権利を示す権利データに関連付けることもできる。

【0050】

セキュアサーバ（又はネットワーク）４はまた、このＳＤＲチップ１０、２０の特徴付けデータＣｈＤ_１、ＣｈＤ_２から、所与の通信デバイス１、２又はソフトウェア無線チップ１０、２０に特に専用の構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２を生成する構成データ生成部４１を含むことができる。

【0051】

異なるデバイス１、２の構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２は、配信サーバ５のメモリ又はデータベース５０に記憶され得る。構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２は、対応するデバイス１、２又はソフトウェア無線チップ１０、２０の識別データに関連付けて記憶され得る。

【0052】

セキュアサーバ（又はネットワーク）４及び配信サーバ５は、鍵管理システムの一部である。

【0053】

セキュリティ上の理由から、異なるソフトウェア無線チップ１０、２０の特徴付けデータＣｈＤ_１、ＣｈＤ_２（及び権利データ）をオフラインに保つことができる。その場合、セキュアサーバ（又はセキュアネットワーク）４は、図２に示すように、通信ネットワーク３に接続されない。このようにして、ＳＤＲチップ１０、２０の構成データを最も安全な方法で計算することができる。そのような構成の欠点は、新しい構成データをリアルタイムで計算することができず、したがって、ＳＤＲチップの権利をライブで変更することができないことである。例えば、デバイスは、無効にすることができない（又は、無効にすることがほとんどできない）。

【0054】

あるいは、セキュアサーバ（又はセキュアネットワーク）４は、通信ネットワーク３に接続することができる。その場合、サーバ４及び５の両方を１つのサーバに統合することができる。この構成は、あまりセキュアではないが、典型的には、ＳＤＲチップをホストする通信デバイスの権利が変化するときに、新しい構成データをオンザフライで生成することができるという利点を有する。この場合、新たな通信デバイスが追加された場合や、通信デバイスが無効にされた場合に、メモリやデータベース５０を容易に更新することができる。

【0055】

いくつかの実施形態では、構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２は、チップ製造中にソフトウェア無線チップ１０、２０に記録される。他の実施形態では、構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２は、製造中又は製造後に、配信サーバ５から通信ネットワーク３を介してデバイス１、２の対応するソフトウェア無線チップ１０、２０にダウンロードされる。各ソフトウェア無線チップ１０、２０において、構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２は内部メモリ１２２、２２２に記憶される。

【0056】

構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２は、機密データではない。例えば、通信デバイス１のＳＤＲチップ１０の構成データＣｏＤ_１が別のチップによって取得され、この別のチップの物理的クローン不能関数への入力として提供される場合、共通秘密鍵ｋ_ｓが導出されるシードＳとは異なる出力値を生成する。このため、例えば、配信サーバ５からＳＤＲチップ１０、２０に構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２を送信する際に、構成データＣｏＤを秘匿状態に保護する必要がない。しかしながら、２つのデバイスが通信することを防止するために、第三者が悪意を持って構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２を他のデータで置き換えることを回避するために、完全性及び／又は信頼性において構成データＣｏＤ_１、ＣｏＤ_２を保護することが有用であり得る。

【0057】

共有秘密鍵ｋ_ｓは、互いに通信を保護するための保護パラメータとして通信デバイス１、２によって使用され得る。共有秘密鍵ｋ_ｓを用いることで、通信デバイス１、２のソフトウェア無線チップ１０、２０間の通信言語が一意であり、チップ１０、２０のみが互いに理解できるようになる。共有秘密鍵は、通信デバイス１、２間の通信の少なくとも一部を保護するために、ソフトウェア無線チップ１０、２０の任意の暗号アルゴリズムにおいて、又は任意の暗号モジュールによって使用することができる。共有秘密鍵は、異なるレベル、例えば、
－無線周波数レベル、
－波形レベル、
－データレベル、及び／又は
－プロトコルレベルで使用することができる。

【0058】

以下の実施形態は、通信デバイス１、２間の通信における保護パラメータとしての共有秘密鍵ｋ_ｓの異なる使用事例を示す。
第２の実施形態

【0059】

第２の実施形態は、第１の実施形態に基づく。この第２の実施形態では、共有秘密鍵ｋ_ｓは無線周波数レベルで使用される。２つ（又はそれ以上）のデバイス１、２は、ＦＨＳＳ（周波数ホッピングスペクトラム拡散）送信を使用して互いに通信するように構成される。

【0060】

この第２の実施形態では、各ソフトウェア無線チップ１０、２０は、所与のスペクトル帯域を占有する複数の別個の周波数の間でキャリア周波数を迅速に変更することによって無線信号を送信及び受信するＦＨＳＳ方法を実行するためのソフトウェアＦＨＳＳモジュール１２４、２２４を有する。この通信技術は、通信盗聴をはるかに困難にすることができる。この変化は、一般に周波数ホッピングシーケンスと呼ばれるコードによって制御される。この周波数ホッピングシーケンスは、互いに通信する全てのデバイス１、２（すなわち、両方のチップ１０、２０）に知られている。ＦＨＳＳ送信の前に、周波数ホッピングシーケンスは、２つのソフトウェア無線チップ１０、２０によって共有される必要がある。

【0061】

例えば、通信デバイス１、２は、共有秘密鍵で暗号化された周波数ホッピングシーケンスを互いに送信する。実際、周波数ホッピングシーケンスは、デバイス１、２間のその送信のために、少なくとも秘匿状態に保護される必要がある。したがって、周波数ホッピングシーケンスは、送信機デバイス（例えば、デバイス１）によって暗号化され、受信機デバイス（デバイス２）によって復号化される。

【0062】

代替的に、通信デバイスは、共有秘密鍵で暗号化された周波数ホッピングシーケンスを中央サーバから受信することができる。その場合、周波数ホッピングシーケンスは、サーバ、例えばサーバ５によって集中的に暗号化され、次いで、互いに通信する必要がある全てのデバイスに配信される。通信デバイスのソフトウェア無線チップは、暗号化された形態の共通周波数ホッピングシーケンスを中央サーバから受信し、共有秘密鍵ｋ_ｓを使用して周波数ホッピングシーケンスを復号化し、ＦＨＳＳ送信を使用して互いに通信するように構成される。キャリア周波数の変更は、共有周波数ホッピングシーケンスによって制御される。

【0063】

周波数ホッピングシーケンスの暗号化／復号化は、暗号化及び復号化１２５、２２５のソフトウェア又はハードウェアモジュールによって実行することができる。それは、ＰＵＦ１２１、２２１から出力された、又はＰＵＦ１２１、２２１の出力から導出された共通秘密鍵ｋ_ｓを使用して、周波数ホッピングシーケンスを暗号化及び復号化する。
第３の実施形態

【0064】

第３の実施形態は、第１の実施形態に基づく。この第３の実施形態では、共有秘密鍵ｋ_ｓは波形レベルで使用される。通信デバイス１、２は、キャリア信号として用いられる波形の変調に基づいて、互いにデータを通信するように構成されている。

【0065】

第３の実施形態では、各デバイスのソフトウェア無線チップ１０、２０は、共有秘密鍵ｋ_ｓをパラメータとして使用して変調を設定する。共有秘密鍵ｋ_ｓを使用して設定することができる変調のパラメータの非網羅的で例示的なリストを以下に示す：
－変調の帯域幅、
－変調のタイプ（アナログ又はデジタル）、
－変調技術（振幅、位相等）、
－デジタル変調における変調アルファベット、
－デジタル変調におけるシンボルレート、
－デジタル符号化技術：ＮＲＺ、マンチェスター等。
第４の実施形態

【0066】

第４の実施形態は、第１の実施形態に基づく。第４の実施形態では、共有秘密鍵ｋ_ｓをデータレベルで使用する。通信デバイス１、２は、互いにデータ通信を行う。第４の実施形態では、この一方のデバイス１（２）から他方のデバイス２（１）に送信されるデータは、共有秘密鍵ｋ_ｓを用いて暗号化される。その場合、データは、ＰＵＦ１２１からの出力から導出された鍵ｋ_ｓを使用して送信機デバイス（例えばデバイス１）のＳＤＲチップのソフトウェア又はハードウェア暗号化モジュールによって暗号化され、ＰＵＦ２２１の出力から導出された同じ鍵ｋ_ｓを使用して受信機デバイス（例えばデバイス２）のＳＤＲチップのソフトウェア又はハードウェア復号化モジュールによって復号化される。

【0067】

鍵管理システムは、例えばサーバ４及び５を含む分散システムとすることができる。しかしながら、鍵管理システムの他の構成を実装することができる。例えば、鍵管理システムは、１つのセキュアサーバ（又は１つのセキュアローカルネットワーク）において実装され得る。

【0068】

前述したように、鍵管理システムは異なる動作モードを有することができる。第１の動作モードでは、鍵管理システムは、通信ネットワークを介して通信デバイスに鍵管理のリモートサービスを提供する。その場合、通信デバイスは、通信ネットワークを通して、鍵管理システムから遠隔で通信するために必要な情報（すなわち、構成データＣｏＤ）を受信及び／又は更新することができる。その場合、鍵管理システムは「オフライン」であり、通信ネットワークに接続されていない。通信デバイスは、通信に必要な情報（すなわち、構成データＣｏＤ）で事前にプログラムされ、完全にオフラインで動作することができる。

【0069】

鍵管理システムは、以下の機能の少なくとも一部を実行することができる：
－各ソフトウェア無線チップの特徴付けデータの安全な記憶と、
－ソフトウェア無線チップと通信することを許可された他のソフトウェア無線チップ及び／又はホスト通信デバイスを示す各ソフトウェア無線チップの権利データの記憶と、
－互いに通信することを許可された複数のソフトウェア無線チップ（又は互いに通信することを許可された複数のホスティング通信デバイス）によって共有される秘密鍵の決定と、
－対応する特徴付けデータから、生成すべき秘密鍵に応じて、各ソフトウェア無線チップの構成データの生成と、
－各ソフトウェア無線チップの構成データの記憶と、
－各ソフトウェア無線チップの構成データの配信。

【0070】

通信システム１００は、各々がソフトウェア無線チップを有し、同じ秘密鍵ｋ_ｓを共有する２つ以上の通信デバイスを含むことができる。

【0071】

システム１００は、複数の通信デバイスのいくつかのグループを含むこともできる。各通信デバイスは、鍵生成部を含むソフトウェア無線チップを有する。各グループの通信デバイスは、グループごとに一意であり、このグループの通信デバイスの各々の鍵生成部によって生成される共通秘密鍵を共有する。図３は、通信ネットワーク３を介して通信することができる通信デバイスの３つのグループＡ、Ｂ、及びＣ（グループＡ内の１ａ～Ｎａ、グループＢ内の１ｂ～Ｎｂ、グループＣ内の１ｃ～Ｎｃ）を含むシステム１００の例示的な例を示す。各グループの通信デバイスは、グループＡでは同じ秘密鍵ｋ_ｓａを共有し、グループＢではｋ_ｓｂを共有し、グループＣではｋ_ｓｃを共有する。異なるグループのそれぞれの秘密鍵ｋ_ｓａ、ｋ_ｓｂ及びｋ_ｓｃは異なる。通信デバイスは、いくつかのグループに属することができる。

【0072】

前述したように、各ソフトウェア無線チップの特徴付けデータは、通信ネットワークに接続されているか、又はオフラインであるセキュアサーバ又はセキュアネットワーク内のセキュアメモリ又はデータベースに記憶される。いくつかの実施形態では、各ソフトウェア無線チップの構成データは、必要に応じて、このソフトウェア無線チップに構成データをダウンロードすることができる配信サーバに記憶することができる。代替的に、構成データは、例えば製造の終わりに、各通信デバイスにオフラインでロードされる。

【0073】

互いに通信するためのソフトウェア無線チップを有する通信デバイスは、それらのそれぞれの物理的クローン不能関数モジュールからのシード出力から導出される２つ以上の秘密鍵を共有することができる。

【0074】

互いに通信する複数のソフトウェア無線チップによって共有される秘密鍵は、異なる保護機構及び／又は異なる保護レベルでホスティング通信デバイス間の通信を保護するための保護パラメータとして使用することができる。前述した異なる実施形態は、通信デバイスによって一緒に実装され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】